Розробка системи енерго- і ресурсозбереження агрегату для перекачування газу

Автор(и)

  • Михайло Михайлович Кологривов Одеська національна академія харчових технологій, Україна https://orcid.org/0000-0003-1959-8615
  • Віталій Петрович Бузовський Одеська національна академія харчових технологій, Україна https://orcid.org/0000-0001-6718-5001

DOI:

https://doi.org/10.15587/2706-5448.2021.239476

Ключові слова:

паливний газ, газотурбінний двигун, система утилізації, надлишковий тиск, теплові викиди, детандер

Анотація

Об'єктом дослідження є система паливного газу газотурбінного двигуна. Проведено дослідження використання вторинних енергетичних ресурсів газоперекачувального агрегату на компресорній станції магістрального трубопроводу. Розглянуто роботу газотурбінного двигуна, в тому числі робота системи паливного газу. Виявлено основний недолік роботи системи паливного газу – неефективне використання надлишкового тиску газу. Проведено інформаційний аналіз варіантів, які усувають виявлений недолік. Показано, що для усунення недоліку на компресорній станції доцільно використовувати турбодетандер утилізації надлишкового тиску паливного газу. Також показано, що робота турбодетандера паливного газу для приводу додаткового повітряного компресора в складі газотурбінного двигуна недоцільна. Рекомендовано до застосування детандер-генераторний агрегат з виробленням додаткової електроенергії на компресорній станції.

Моделювання роботи системи утилізації дозволило рекомендувати конструктивні пропозиції для її удосконалення. Запропоновано принципову схему системи комплексної утилізації надлишкового тиску паливного газу та теплоти продуктів згоряння від роботи газотурбінного двигуна. Система комплексної утилізації включає детандер-генераторний агрегат, теплообмінник підохолодження технологічного газу та теплообмінник підігріву паливного газу. Регенеративний підігрів паливного газу до 250 °С знижує витрати енергії для його підігріву до температури займання.

Проведено моделювання роботи установки типу ГПУ 16/56-1,44 (Україна). Визначено, що при роботі комплектуючого двигуна типу ДЖ-59 (Україна) з потужністю на валу 16 МВт можливо додатково отримувати 102 кВт електроенергії та економити 64 м3/год паливного газу. Виявлено, що підохолодження технологічного газу не відіграє суттєвої ролі в зниженні енерговитрат при його транспортуванні. Рекомендовано використовувати технологічний газ для нагріву холодного потоку паливного газу після турбодетандера до позитивних температур. Система комплексної утилізації не є простим з'єднанням детандер-генераторного агрегату та двох теплообмінників по ходу потоку паливного газу. В результаті її роботи досягається істотне зниження споживання паливного газу та електроенергії на станції. Названі недоліки, які перешкоджають впровадженню системи комплексної утилізації. Це застосування на компресорній станції обладнання для отримання електроенергії. Воно є нехарактерним для роботи станції та вимагає додаткової кваліфікації в обслуговуванні. Також потрібна відповідність характеристик промислових детандер-генераторних агрегатів витраті паливного газу газотурбінного двигуна.

Біографії авторів

Михайло Михайлович Кологривов, Одеська національна академія харчових технологій

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра нафтогазових технологій, інженерії та теплоенергетики

Віталій Петрович Бузовський, Одеська національна академія харчових технологій

Кандидат технічних наук, асистент

Кафедра нафтогазових технологій, інженерії та теплоенергетики

Посилання

  1. Garris, N. A. (2009). Resursosberegaiuschie tekhnologii pri magistralnom transporte gaza. Saint Petersburg: OOO «Nedra», 368.
  2. Kologrivov, M. M., Sagala, T. A., Buzovskii, V. P. (2015). Kotli-utilіzatori. Odessa: FOP Bondarenko M. O, 84.
  3. Kozachenko, A. N., Nikishin, V. I., Porshakov, B. P. (2001). Energetika truboprovodnogo transporta gazov. Moscow: GUP Izdatelstvo «Neft i gaz» RGU nefti i gaza im. I. M. Gubkina, 400.
  4. Shelkovskii, B. I., Pashotchenko, A. S., Zakharov, V. P. (1991). Utilizatsiia i ispolzovanie vtorichnykh energoresursov kompressornykh stantsii. Moscow: Nedra, 180.
  5. Shubenko, О. L., Sarapin, V. P., Sarapina, М. V., Kulish, V. М. (2018). Energy saving at gas compressor station by efficient use of fuel gas overpressure energy. Bulletin of the National Technical University «KhPI». Series: Hydraulic machines and hydraulic units, 46 (1322), 10–16. Available at: http://repositsc.nuczu.edu.ua/handle/123456789/8809
  6. Stepanets, A. A.; Trukhnii, A. D. (Ed.) (1999). Energosberegaiuschie turbodetandernye ustanovki. Moscow: Nedra-Biznestsentr, 258.
  7. Javadi, S. M., Moghiman, M. (2012). Experimental study of natural gas temperature effects on the flame luminosity and NO emission. International Journal of Spray and Combustion Dynamics, 4 (2), 175–184. doi: http://doi.org/10.1260/1756-8277.4.2.175
  8. Basha, M., Shaahid, S. M., Al-Hadhrami, L. (2012). Impact of Fuels on Performance and Efficiency of Gas Turbine Power Plants. Energy Procedia, 14, 558–565. doi: http://doi.org/10.1016/j.egypro.2011.12.975
  9. Marin, G., Mendeleev, D., Osipov, B., Akhmetshin, A. (2020). Study of the effect of fuel temperature on gas turbine performance. E3S Web of Conferences, 178, 01033. doi: http://doi.org/10.1051/e3sconf/202017801033
  10. Marin, G. E., Mendeleev, D. I., Osipov, B. M. (2021). A study on the operation of a gas turbine unit using hydrogen as fuel. Journal of Physics: Conference Series, 1891 (1), 012055. doi: http://doi.org/10.1088/1742-6596/1891/1/012055
  11. Khalatov, A. A., Dolinskii, A. A., Kostenko, D. A., Parafeinik, V. P. (2010). Sostoianie i problemy razvitiia mekhanicheskogo privoda dlia GTS Ukrainy. Promyshlennaia teplotekhnika, 32 (1), 44–53. Available at: http://dspace.nbuv.gov.ua/bitstream/handle/123456789/60483/07-Khalatov.pdf?sequence=1
  12. Kompressornoe oborudovanie i gazoperekachivaiuschie agregaty (2019). Sumy: PAO «Sumskoe NPO», 151. Available at: http://snpo.ua/wp-content/uploads/2017/06/sumy_npo_compressor_equipment_and_GPU_ru.pdf
  13. Tekhnicheskie kharakteristiki gazoturbinnykh agregatov i ustanovok «Zoria – Mashproekt». Available at: https://manbw.ru/analitycs/tehnicheskie-harakteristiki-gazoturbinnyh_zorya-mashproekt.html

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-10-08

Як цитувати

Кологривов, М. М., & Бузовський, В. П. (2021). Розробка системи енерго- і ресурсозбереження агрегату для перекачування газу. Technology Audit and Production Reserves, 5(1(61), 18–24. https://doi.org/10.15587/2706-5448.2021.239476

Номер

Том 5 № 1(61) (2021): Виробничо-технологічні системи

Розділ

Технології та системи енергопостачання: Оригінальне дослідження

Ліцензія

Авторське право (c) 2021 Mykhailo Kologrivov, Vitalii Buzovskyi

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.